CN208127231U - 改善金属迁移的芯片结构、发光二极管显示屏和显示装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种改善金属迁移的芯片结构、发光二极管显示屏和显示装置，所述改善金属迁移的芯片结构包括衬底，位于衬底上的第一型半导体层、有源层、第二型半导体层，以及第一电极、第二电极，完全覆盖第一电极的第一防迁移电极和完全覆盖第二电极的第二防迁移电极，由于增加设置了防迁移电极，所述防迁移电极完全覆盖原来电极，并且与半导体层电性连接，使得防迁移电极完全包裹住原来的电极，避免原来的第一电极和第二电极中的Cr层暴露在空气中，从而避免了显示芯片在正常使用过程中出现Cr金属迁移的异常现象，保证了Cr层的粘附作用，进而避免了LED芯片结构的电极脱落的问题。

Description

改善金属迁移的芯片结构、发光二极管显示屏和显示装置

技术领域

本实用新型涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种改善金属迁移的芯片结构、发光二极管显示屏和显示装置。

背景技术

LED(Light-Emitting Diode，发光二极管)被称为***照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。根据使用功能的不同，可以将其划分为信息显示、信号灯、车用灯具、液晶屏背光源、通用照明五大类。

目前常用的LED显示应用通常用作室内外的广告显示屏幕上，大屏幕上设置多个阵列排布的多个LED灯珠，将每个LED灯珠作为一个像素点，通过控制每个LED灯珠的点亮状态，控制整个大屏幕显示画面。

但是，由于现有技术中LED芯片经常存在电极脱落的问题，从而导致显示屏出现部分暗点，显示画面不完整。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种改善金属迁移的芯片结构、发光二极管显示屏和显示装置，以解决现有技术中LED芯片的电极经常脱落造成的显示屏出现暗点，导致显示画面不完整的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种改善金属迁移的芯片结构，包括：

衬底；

位于所述衬底表面，且沿背离所述衬底的方向依次设置的第一型半导体层、有源层、第二型半导体层；

位于所述第二型半导体层背离所述衬底表面的透明导电层；

位于所述透明导电层背离所述衬底表面的钝化层；

第一电极，所述第一电极位于所述第一型半导体层上，且与所述第一型半导体层电性连接；

第二电极，所述第二电极位于所述透明导电层上，且与所述透明导电层电性连接；

其中，所述第一电极和所述第二电极沿背离所述衬底的方向依次包括层叠的Cr层和Al层；

还包括：

第一防迁移电极，所述第一防迁移电极完全覆盖所述第一电极，且与所述第一型半导体层电性连接；

第二防迁移电极，所述第二防迁移电极完全覆盖所述第二电极，且与所述透明导电层电性连接。

优选地，所述第一防迁移电极和所述第二防迁移电极的材料和结构均相同。

优选地，所述第一防迁移电极包括至少一个第一金属叠层结构。

优选地，所述第一金属叠层结构沿背离所述衬底的方向依次包括层叠的Ti层、Pt层和Au层。

优选地，所述第一电极和所述第二电极的材料和结构均相同。

优选地，所述第一电极包括至少一个第二金属叠层结构，所述第二金属叠层结构位于所述Al层背离所述衬底的表面。

优选地，所述第二金属叠层结构沿背离所述衬底的方向依次包括层叠的Ti层和Pt层。

优选地，所述第一型半导体层为N型半导体层；所述第二型半导体层为P型半导体层。

优选地，所述N型半导体层为N型氮化镓层；所述P型半导体层为P型氮化镓层。

本实用新型还提供一种发光二极管显示屏，包括上面任意一项所述的改善金属迁移的芯片结构。

本实用新型还提供一种发光二极管显示装置，包括上面所述的发光二极管显示屏。

经由上述的技术方案可知，本实用新型提供的改善金属迁移的芯片结构，包括：衬底；位于所述衬底表面，且沿背离所述衬底的方向依次设置的第一型半导体层、有源层、第二型半导体层；位于所述第二型半导体层背离所述衬底表面的透明导电层；位于所述透明导电层背离所述衬底表面的钝化层；第一电极，所述第一电极位于所述第一型半导体层上，且与所述第一型半导体层电性连接；第二电极，所述第二电极位于所述第二型半导体层上，且与所述第二型半导体层电性连接；其特征在于，所述第一电极和所述第二电极沿背离所述衬底的方向依次包括层叠的Cr层和Al层；还包括：第一防迁移电极，所述第一防迁移电极完全覆盖所述第一电极，且与所述第一型半导体层电性连接；第二防迁移电极，所述第二防迁移电极完全覆盖所述第二电极，且与所述第二型半导体层电性连接。

也即本实用新型中在现有技术中LED芯片的第一电极上增加设置尺寸大于第一电极的第一防迁移电极，在第二电极上增加设置尺寸大于第二电极的第二防迁移电极，采用防迁移电极完全覆盖原来电极，并且与半导体层电性连接，使得防迁移电极完全包裹住原来的电极，避免原来的第一电极和第二电极中的Cr层暴露在空气中，从而避免了显示芯片在正常使用过程中出现Cr金属迁移的异常现象，保证了Cr层的粘附作用，进而避免了LED芯片结构的电极脱落的问题。

本实用新型还提供一种应用上述改善金属迁移的芯片结构的发光二极管屏和包含所述发光二极管显示屏的发光二极管显示装置，由于采用了上述改善金属迁移的芯片结构，其电极相对于现有技术中的LED芯片结构的电极，更加牢固，不易脱落，从而保证了发光二极管显示装置中的LED芯片的显示正常率，进而保证了发光二极管显示装置的显示效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中LED芯片结构的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种改善金属迁移的芯片结构的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种第一防迁移电极的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种第一电极的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种发光二极管显示屏结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种发光二极管显示装置结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术部分所述，现有技术中由于LED芯片经常存在电极脱落的问题，从而导致LED显示屏出现部分暗点，显示画面不完整。

发明人发现，现有技术中LED芯片结构如图1所示，包括：

衬底01，以及位于衬底01上的N型氮化镓层02、有源层03和P型氮化镓层04；

位于P型氮化镓层04上的透明导电层05以及钝化层06；

透明导电层05上开设有N型电极开口，钝化层06上开设有P型电极开口；

位于N型电极开口内的N型电极07，N型电极07位于N型氮化镓层02上，且与N型氮化镓层02电性连接；

位于P型电极开口内的P型电极08，P型电极08位于透明导电层05上，且与透明导电层05电性连接。

其中，钝化层06通常采用二氧化硅；透明导电层05通常采用ITO(氧化铟锡)材料；而P型电极08和N型电极07采用多层金属层叠结构。常见的金属层叠结构为：沿背离衬底的方向依次设置的Cr层、Al层、Ti层、Pt层、Au层的反射电极，其中，在电极设计中，Al层主要起到反射作用，而Cr层主要作为接触层和粘附层存在，Cr层用于将透明导电层和位于Cr层上的Al层反射层粘结在一起，或者将N型半导体层和位于Cr层上的Al层反射层粘结在一起。

而发明人发现，出现电极脱落的主要原因为：由于显示屏的单点控制需求，当LED芯片结构处于熄灭状态时，芯片处于负偏压状态，而由于Cr金属属于活泼金属，当在高湿度、负偏压状态下，常常发生电化学反应，出现金属Cr电迁移现象。而金属Cr层的厚度通常较薄，当金属Cr出现电迁移时，丧失了粘附作用，从而导致芯片电极的脱落，进而出现显示屏暗点，显示画面不完整的现象。

基于此，本实用新型提供一种改善金属迁移的芯片结构，包括：

衬底；

位于所述衬底表面，且沿背离所述衬底的方向依次设置的第一型半导体层、有源层、第二型半导体层；

位于所述第二型半导体层背离所述衬底表面的透明导电层；

位于所述透明导电层背离所述衬底表面的钝化层；

第一电极，所述第一电极位于所述第一型半导体层上，且与所述第一型半导体层电性连接；

第二电极，所述第二电极位于所述透明导电层上，且与所述透明导电层电性连接；

其中，所述第一电极和所述第二电极沿背离所述衬底的方向依次包括层叠的Cr层和Al层；

改善金属迁移的芯片结构还包括：

第一防迁移电极，所述第一防迁移电极完全覆盖所述第一电极，且与所述第一型半导体层电性连接；

第二防迁移电极，所述第二防迁移电极完全覆盖所述第二电极，且与所述透明导电层电性连接。

本实用新型中在现有技术中LED芯片的第一电极上增加设置尺寸大于第一电极的第一防迁移电极，在第二电极上增加设置尺寸大于第二电极的第二防迁移电极，采用防迁移电极完全覆盖原来电极，并且与半导体层电性连接，使得防迁移电极完全包裹住原来的电极，避免原来的第一电极和第二电极中的Cr层暴露在空气中，从而避免了显示芯片在正常使用过程中出现Cr金属迁移的异常现象，保证了Cr层的粘附作用，进而避免了LED芯片结构的电极脱落的问题。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参见图2，图2为本实用新型实施例提供的一种改善金属迁移的芯片结构的结构示意图；本实用新型实施例提供的一种改善金属迁移的芯片结构包括：衬底1；位于衬底1表面，且沿背离衬底1的方向依次设置的第一型半导体层2、有源层3、第二型半导体层4；位于第二型半导体层4背离衬底1表面的透明导电层5；位于透明导电层5背离衬底1表面的钝化层6；第一电极7，第一电极7位于第一型半导体层2上，且与第一型半导体层2电性连接；第二电极8，第二电极8位于透明导电层5上，且与透明导电层5电性连接；第一电极7和第二电极8沿背离衬底1的方向依次包括层叠的Cr层和Al层。

本实施例中改善金属迁移的芯片结构还包括：第一防迁移电极9，第一防迁移电极9完全覆盖第一电极7，且与第一型半导体层2电性连接；第二防迁移电极10，第二防迁移电极10完全覆盖第二电极8，且与第二型半导体层4电性连接。

需要说明的是，本实施例中不限定第一防迁移电极9的具体尺寸，只要第一防迁移电极9能够覆盖第一电极7背离衬底1的表面以及所有侧壁即可，同样的，本实施例中也不限定第二防迁移电极10的具体尺寸，只要第二防迁移电极10能够覆盖第二电极8背离衬底1的表面以及所有侧壁即可。

本实施例中可选的，第一防迁移电极9的尺寸比第一电极7的尺寸大，从而便于完全覆盖第一电极7；第二防迁移电极10的尺寸也比第二电极8的尺寸大。

需要说明的是，本实施例中不限定第一防迁移电极9和第二防迁移电极10的具体结构，第一防迁移电极9和第二防迁移电极10的结构可以相同也可以不相同，可选的，两者均由多层金属叠层组成。叠层的金属材料可以相同也可以不相同，本实施例中对此不做限定。

在本实用新型的一个实施例中，第一防迁移电极9和第二防迁移电极10的结构相同，且均包括至少一个第一金属叠层结构，所述第一金属叠层结构所包含的金属材料相同。本实施例中对所述第一金属叠层结构中的各层金属层的材料不做限定，可选的，第一金属叠层结构沿背离所述衬底的方向依次包括层叠的Ti层和Pt层。第一防迁移电极9和第二防迁移电极10可以只包括一层所述第一金属叠层结构，也可以包括多层第一金属叠层结构，本实施例对此不做限定。请参见图3所示，图3为本实用新型实施例提供的一种第一防迁移电极结构示意图，所述第一防迁移电极结构包括两层第一金属叠层结构90，每一层第一金属叠层结构90均包括一层Ti层901和一层Pt层902。在本实用新型其他实施例中，第一金属叠层结构还可以为Ti层、Pt层和Au层，本实施例中不再详细赘述。

另外，本实施例中也不限定第一电极7和第二电极8的具体结构，两者均由多层金属叠层组成，金属叠层的具体金属材质不做限定，由于本实施例中LED芯片如图2所示为正装LED芯片，第一电极7和第二电极8均为反射电极，因此，第一电极7和第二电极8均至少包括朝向衬底1的Cr层和位于Cr层背离衬底1表面的Al层，其中，Al层主要起到反射作用，而Cr层主要作为接触层和粘附层。

而位于Al层背离衬底1的表面的其他金属叠层的材料，本实施例中对此不做限定；可以是Ti层、Pt层、Au层中的一种或多种，并且每层金属层均可以多次出现，比如，第一电极7沿背离衬底1的方向，依次包括：Cr层、Al层、Ti层、Pt层、Ti层、Pt层、Ti层、Pt层、Au层。在本实用新型的其他实施例中还可以是其他金属层叠结构，本实施例中对此不做限定。另外，第二电极8同样的沿背离衬底1的方向，依次包括：Cr层、Al层、Ti层、Pt层、Au层、Ti层、Pt层、Au层。

本实施例中第一电极7和第二电极8的结构可以相同也可以不相同，本实施例中对此不做限定。可选的，为方便LED芯片电极的制作，第一电极7和第二电极8的材质和结构均相同。第一电极7和第二电极8均包括至少一个第二金属叠层结构，其中，第二金属叠层结构位于背离所述Al层背离衬底1的表面。所述第二金属叠层结构沿背离所述衬底的方向依次包括层叠的Ti层和Pt层。在本实用新型的其他实施例中，还可以包括Au层。详细请参见图4，图4为本实用新型实施例提供的一种第一电极7的结构示意图；第一电极7沿背离衬底的方向依次包括：Cr层701、Al层702以及位于Al层702上的第二金属叠层结构70，本实施例中第二金属叠层结构70依次包括：Ti层703、Pt层704和Au层705。本实施例中不限定第二金属叠层结构的数量，可选的，如图4所示，本实施例中第二金属叠层结构70为2个，2个第二金属叠层结构70也相互层叠设置。

需要说明的是，本实施例中第一型半导体层2、有源层3和第二型半导体层4形成LED芯片的发光结构，本实施例中不限定第一型半导体层1、有源层3和第二型半导体层4的具体材质，可以根据LED芯片结构的发光颜色决定，也可以根据实际应用需求进行不同选择，本实施例中可选的，LED芯片结构为氮化镓基LED芯片，因此，第一型半导体层可以是N型半导体层，更加可选的，为N型氮化镓层；对应地，第二型半导体层4为P型半导体层，更加可选为也即P型氮化镓层；或者，第一型半导体层可以是P型半导体层，更加可选的，为P型氮化镓层；对应地，第二型半导体层4为N型半导体层，更加可选为也即N型氮化镓层。

在本实施例中提供的改善金属迁移的芯片结构中，透明导电层5起到电流扩展作用，本实施例中不限定透明导电层的具体材质，可选的，由于ITO(氧化铟锡)的高透过率和低电阻率，对可见光透过率可达85％以上，低电阻率(10-3Ω·cm～10-4Ω·cm)，较宽的能隙(Eg＝3.6eV～3.9eV)，红外反射率大于80％，紫外吸收率大于85％，同时还具有高硬度、耐磨、耐化学腐蚀特性以及容易刻蚀成一定形状的电极图形等诸多优点，用ITO透明导电膜作为电流扩展层的技术，能够降低芯片成本。本实施例中可选的，透明导电层5的材质为ITO。

需要说明的是，本实施例中不限定钝化层的具体材质，可选的，钝化层6可以是氧化硅材料。

本实用新型中在现有技术中LED芯片的第一电极上增加设置尺寸大于第一电极的第一防迁移电极，在第二电极上增加设置尺寸大于第二电极的第二防迁移电极，采用防迁移电极完全覆盖原来电极，并且与半导体层电性连接，使得防迁移电极完全包裹住原来的电极，避免原来的第一电极和第二电极中的Cr层暴露在空气中，从而避免了显示芯片在正常使用过程中出现Cr金属迁移的异常现象，保证了Cr层的粘附作用，进而避免了LED芯片结构的电极脱落的问题。

本实用新型的另一个实施例还提供一种发光二极管显示屏，如图5所示，为本实用新型实施例提供的一种发光二极管显示屏结构示意图；发光二极管显示屏包括显示面板11，显示面板11上包括呈阵列排布的LED灯珠12，其中，LED灯珠12中包括LED芯片，所述LED芯片为上面实施例中所述的改善金属迁移的芯片结构。

本实用新型提供的发光二极管屏，由于采用了上述改善金属迁移的芯片结构，其电极相对于现有技术中的LED芯片结构的电极，更加牢固，不易脱落，从而保证了发光二极管显示装置中的LED芯片的显示正常率，进而保证了发光二极管显示装置的显示效果。

本实用新型另外的实施例还提供一种发光二极管显示装置，如图4所示，包括上面实施例中所述的发光二极管显示屏13以及边框14，所述边框14用于封装发光二极管显示屏13形成发光二极管显示装置。

由于本实施例中提供的发光二极管显示装置包括上面所述的发光二极管显示屏，而所述发光二极管显示屏中的LED灯珠均采用上面实施例中所述的改善金属迁移的芯片结构，由于该改善金属迁移的芯片结构的电极相对于现有技术中的LED芯片结构的电极，更加牢固，不易脱落，从而保证了发光二极管显示装置中的LED芯片的显示正常率，进而保证了发光二极管显示装置的显示效果。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种改善金属迁移的芯片结构，包括：

衬底；

位于所述衬底表面，且沿背离所述衬底的方向依次设置的第一型半导体层、有源层、第二型半导体层；

位于所述第二型半导体层背离所述衬底表面的透明导电层；

位于所述透明导电层背离所述衬底表面的钝化层；

第一电极，所述第一电极位于所述第一型半导体层上，且与所述第一型半导体层电性连接；

第二电极，所述第二电极位于所述透明导电层上，且与所述透明导电层电性连接；

其特征在于，所述第一电极和所述第二电极沿背离所述衬底的方向依次包括层叠的Cr层和Al层；

还包括：

第一防迁移电极，所述第一防迁移电极完全覆盖所述第一电极，且与所述第一型半导体层电性连接；

第二防迁移电极，所述第二防迁移电极完全覆盖所述第二电极，且与所述透明导电层电性连接。

2.根据权利要求1所述的改善金属迁移的芯片结构，其特征在于，

所述第一防迁移电极和所述第二防迁移电极的材料和结构均相同。

3.根据权利要求2所述的改善金属迁移的芯片结构，其特征在于，

所述第一防迁移电极包括至少一个第一金属叠层结构。

4.根据权利要求3所述的改善金属迁移的芯片结构，其特征在于，

所述第一金属叠层结构沿背离所述衬底的方向依次包括层叠的Ti层、Pt层和Au层。

5.根据权利要求1所述的改善金属迁移的芯片结构，其特征在于，

所述第一电极和所述第二电极的材料和结构均相同。

6.根据权利要求5所述的改善金属迁移的芯片结构，其特征在于，

所述第一电极包括至少一个第二金属叠层结构，所述第二金属叠层结构位于所述Al层背离所述衬底的表面。

7.根据权利要求6所述的改善金属迁移的芯片结构，其特征在于，

所述第二金属叠层结构沿背离所述衬底的方向依次包括层叠的Ti层和Pt层。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的改善金属迁移的芯片结构，其特征在于，

所述第一型半导体层为N型半导体层；所述第二型半导体层为P型半导体层。

9.根据权利要求8所述的改善金属迁移的芯片结构，其特征在于，

所述N型半导体层为N型氮化镓层；所述P型半导体层为P型氮化镓层。

10.一种发光二极管显示屏，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的改善金属迁移的芯片结构。

11.一种发光二极管显示装置，其特征在于，包括权利要求10所述的发光二极管显示屏。